OFDM信號發送接收原理解析

2019-11-03 09:27:54

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供稿：網友

　　OFDM信號發送器的原理是：用戶信號以串行的方式輸入發送器，速率為R碼字/秒。這些碼字先被送入一個串行－并行變換器中，使串行輸入的信號以并行的方式輸出到M條線路上。這M條線路上的任何一條上的數據傳輸速率則為R/M碼字/秒。

　　該OFDM碼隨后被送入一個進行快速傅立葉逆變換的模塊，進行快速傅立葉逆變換。快速傅立葉逆變換可以把頻域離散的數據轉化為時域離散的數據。由此，用戶的原始輸入數據就被OFDM按照頻域數據進行了處理。計算出快速傅立葉逆變換樣值之后，一個循環前綴被加到了樣值前，形成一個循環拓展的OFDM信息碼字。

　　添加循環前綴技術利用的是離散線性系統原理中的一個概念。我們知道，在連續時間域，兩個時域信號的卷積就等于這兩個信號頻域形式的乘積。但是，這在離散時域的情況下一般是不成立的，除非使用無限大的樣值點N或者至少一個卷積信號是周期性的（在該情況下，信號可以被圓周卷積）。因為我們只能使用有限的樣值點N，所以只能利用循環前綴使OFDM信息碼在我們感興趣的時間區內呈現周期性。

　　循環拓展信息碼的樣值再次通過一個并行－串行轉換器模塊。然后按照串行的方式通過信道（經過適當的濾波和調制）。在傳輸過程中，信道的沖擊響應對時域信號造成了干擾。由于循環前綴使所傳輸的OFDM信號表現出周期性，這種卷積就成了一種圓周卷積。根據離散時間線性系統原理，這種圓周卷積就相當于OFDM信號的頻率響應和信道頻率響應的乘積。

　　接收器完成與發送器相反的操作。接收器收到的信號是時域信號。由于無線信道的影響發生了一定的變化，接收到的信號經過一個串行－并行的轉換器，并且把循環前綴清除掉。

　　清除循環前綴并沒有刪掉任何信息。循環前綴中的信息是冗余的。使用循環前綴是為了保證前面提到的卷積特性的成立。

　　循環前綴的另外一個好處是可以消除碼間干擾。我們要求循環前綴的值比信道內存更大一些。多徑信號引起先發信息碼字的滯后到達而影響當前信息碼字，從而產生碼間干擾。但是，事實上，碼間干擾僅僅會干擾當前信息碼的循環前綴。因此，使用適當大小的循環前綴就能夠使OFDM技術消除碼間干擾。

　　在清除了循環前綴之后，信號將會經過一個快速傅立葉變換模塊，把信號從時域轉變回頻域。信號經過一個并行－串行轉換模塊進行并串變換，就完成了對原始OFDM信號的接收。

　　為了提高OFDM的信息傳送能力，人們對OFDM的加載算法進行了廣泛的研究。OFDM系統的每一個子信道都有兩個參數須要決定，即發送功率和數據傳輸速率。在各個子信道之間有效地分配功率和數據就可以提高系統效率。此類有效地進行功率和數據分配的算法被稱為加載算法。

　　加載算法可以按照被優化的資源和所規定的限制條件來分類。在速率適應算法中，大家感興趣的是在總功率的限制下，如何使總數據傳輸速率最大化，當然還要滿足一定的誤碼率要求。

摘自《人民郵電報》

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